【正文】 ?，F(xiàn)在的空時編碼技術(shù)有三類：分層空時編碼（LSTC）、空時分組碼（STBC）和空時格形碼（STTC）。接收端的接收機通過m根天線接收并單獨進行匹配濾波，然后將結(jié)果一同輸出[3] 。其原理是將不同天線發(fā)射的信號進行空間分集和時間分集（信道編碼與交織），同時應(yīng)用時間和空間兩個維度來進行編碼，并且同時獲得分集增益與編碼增益。二、空時編碼技術(shù)空時編碼與智能天線技術(shù)息息相關(guān)，經(jīng)常與陣列天線技術(shù)相結(jié)合，利用發(fā)射分集與接收分集，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端建立起多條相互獨立的通信鏈路，使得在衰落、噪聲等干擾方面能發(fā)揮出很大的作用，從而極大地改善通信系統(tǒng)性能，提高信道容量與傳輸速率。則MIMO通信系統(tǒng)的信道容量可以表示為[12] ： （14） 根據(jù)上述公式，通過我們粗略地計算就會發(fā)現(xiàn)了MIMO技術(shù)對提高信道容量方面起到的作用是相當可觀的。而陣列天線的使用，將使收發(fā)端天線陣元間距足夠大，以保障各個陣元接收信號不相關(guān)，再經(jīng)過選擇合并、最大比合并或等增益合并的方法將各個陣元信號加權(quán)。如圖，為這些系統(tǒng)的基本構(gòu)架： (a)SISO (b)SIMO (c)MISO (d)MIMO (e)MIMOMU根據(jù)香農(nóng)定理，SISO的信道容量C： （11）而MIMO通信系統(tǒng)是在基站和用戶終端都配置陣列天線，利用空間分集技術(shù)將接收信號的信噪比增加。MIMO通信系統(tǒng)是天線分集技術(shù)與空時處理技術(shù)（智能天線）的結(jié)合，具有二者的優(yōu)勢，簡單來說就是多個發(fā)射機和和接收機同時工作從而增加信道容量的技術(shù)。智能天線是指利用空間資源將天線分集，然后按照需求通過一定的方式進行加權(quán)，從而獲得增益。在無線通信發(fā)展之初，頻譜資源充足，系統(tǒng)頻譜效率還未成為研究人員的焦點。第三節(jié) MIMO技術(shù)原理一、天線分集技術(shù)前面已經(jīng)講過MIMO技術(shù)是將空間分集和空時編碼相結(jié)合的技術(shù)，所以首先介紹空間分集技術(shù)。同時中國科技部對該技術(shù)也十分重視，啟動了未來無線通信研究計劃。二、發(fā)展趨勢雖然在現(xiàn)階段MIMO技術(shù)仍存在還未解決的問題，但是由于MIMO技術(shù)能與許多技術(shù)相結(jié)合，其在無線寬帶移動通信、傳統(tǒng)蜂窩移動通信、可見光通信、雷達等領(lǐng)域具有廣闊的前景，被稱為是目前無線通信系統(tǒng)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。而如何準確獲取CSI一直都是一個值得研究的問題。所以在研究系統(tǒng)性能或者評估算法前，必須建立符合實際的動態(tài)模型。而且由于使用了MIMO技術(shù)的接收機受到的散射干擾，需要在均衡時考慮更多的角度和延時擴展問題。而對于手機來說加入兩根天線就已經(jīng)達到極限。第二節(jié) 仍存在的問題與發(fā)展趨勢一、仍存在的問題雖然MIMO技術(shù)應(yīng)用于通信系統(tǒng)已經(jīng)引起了眾多研究人員的關(guān)注，一些使用了MIMO技術(shù)的通信產(chǎn)品也已經(jīng)投入了商用，但是仍有一些在實際中的問題還沒有得到很好的解決。下圖是在不同調(diào)制方式下使用MIMO技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率對比[1] 。使用了該技術(shù)的蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)，其多天線用于波束成型，從而進一步提升了網(wǎng)絡(luò)容量，使其有能力支撐更多的用戶同時使用。(Wireless Fidelity)在公共場合的接入數(shù)據(jù)傳輸速率大約在11Mb/s左右，而引入了MIMO技術(shù)的標準使得在公共場合的接入數(shù)據(jù)傳輸速率超過了100Mb/s，現(xiàn)在有研究者正在試驗使用多個MIMO配置，以進一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率[1] 。隨后大量的學(xué)者加入到MIMO技術(shù)的研究當中，使其成為了通信界炙手可熱的技術(shù)之一。1998年首次采用VBLAST算法的MIMO通信系統(tǒng)被建立，實驗發(fā)現(xiàn)具有很高的頻譜利用效率。第一章 MIMO技術(shù)的概述第一節(jié) MIMO技術(shù)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀一、發(fā)展歷史MIMO技術(shù)最早于二十世紀七十年代提出，而最早應(yīng)用在通信系統(tǒng)中是發(fā)生在二十世紀九十年代。本次研究選用正交空時分組編碼的MIMO通信系統(tǒng)作為研究對象，對在不同調(diào)制方式下的信號傳輸性能進行對比。第三章主要是對MIMO信道容量的研究，在進行多天線信道容量計算的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之后，用MATLAB對其進行了仿真，通過對仿真結(jié)果的分析研究，得到MIMO通信系統(tǒng)信道容量增加的巨大優(yōu)勢，并分析出各參數(shù)對MIMO通信系統(tǒng)信道容量的影響。由于MATLAB對通信系統(tǒng)強大的仿真能力，所以本次研究選用其作為仿真工具。隨后簡單闡述了研究MIMO通信系統(tǒng)最為核心的信道建模與容量分析的理論基礎(chǔ)，為后面的仿真研究做好鋪墊。本文的內(nèi)容安排如下。因此MIMO技術(shù)成為了第三代通信技術(shù)和第三代演進通信技術(shù)的首選，未來移動通信的關(guān)鍵。MIMO無線通信系統(tǒng)是陣列天線通信系統(tǒng)和智能天線通信系統(tǒng)的進一步擴展。20世紀90年代MIMO通信系統(tǒng)的提出，使得空時處理的多天線技術(shù)，為如今移動互聯(lián)網(wǎng)帶寬和質(zhì)量的問題提供了新的解決方法，通過空時編碼實現(xiàn)的發(fā)射分集以及空分復(fù)用的方案成為了無線通信領(lǐng)域的一個焦點。分集技術(shù)，為了改善信道衰落對數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼率和中斷概率而設(shè)計的技術(shù)，包括時間分集、空間分集、頻率分集等。但是從目前來看，其發(fā)展逐漸受到出現(xiàn)的瓶頸的制約——無線頻譜資源的短缺。最后本文對基于正交空時分組編碼的MIMO通信系統(tǒng)進行了仿真。 本文首先介紹了MIMO技術(shù)的基本原理和MIMO通信系統(tǒng)的信道模型，然后簡要介紹了本文研究使用的仿真工具，即MATLAB/Simulink仿真軟件。MIMO技術(shù)是由多天線分集技術(shù)和空間編碼技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的，它的一個很重要的特點就是：不再是對抗多徑效應(yīng)，而是巧妙地利用它。所以短缺的頻譜資源刺激著人們向提高頻譜利用率的方向努力。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：基于MIMO的通信系統(tǒng)仿真與分析研究學(xué) 院 名 稱 ：通信與信息工程學(xué)院學(xué) 生 姓 名 ：王維甲專 業(yè) ：通信工程班 級 ：0111011班學(xué) 號 ：2010213416指 導(dǎo) 教 師 ：余艷英答辯組 負責(zé)人 ： 鄒虹填表時間： 2014年6月重慶郵電大學(xué)教務(wù)處制重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著移動通信的快速發(fā)展，用戶數(shù)量與用戶需求的急劇攀升，使得移動通信成為了通信界最具有市場潛力的技術(shù)。而無線通信與有線通信比較時暴露出來的弱點，如移動信道環(huán)境惡劣、用戶使用突發(fā)性大等，使得提高無線通信的容量和質(zhì)量需要諸多突破點。自二十世紀九十年代MIMO（MultipleInput MultipleOutput，多輸入多輸出）技術(shù)提出以來，由于在提高信道容量方面取得的突出成果，逐漸被無線通信領(lǐng)域的多個標準所應(yīng)用，成為了在提供可靠無線傳輸鏈路方面一個重要突破。隨著研究人員對MIMO通信系統(tǒng)理論、算法、應(yīng)用等各個方面越來越多的研究，其已經(jīng)成為了通信技術(shù)中的熱門課題。其后通過理論推導(dǎo)與軟件仿真對MIMO通信系統(tǒng)的信道容量進行了研究，總結(jié)了各因素對信道容量的影響?！娟P(guān)鍵詞】頻譜利用率 MIMO通信系統(tǒng) 信道容量 正交空時分組編碼ABSTRACTWith the rapid development of the mobile munications, the sharp rise in the number of users and the need of users making the mobile munications has bee to the most potential technology in the munication market. However, when pared the wireless munications to the wired munications, the weaknesses unfolded. Such as the poor mobile channel environment, the sudden rise or down of the number of users or other characteristics, makes the improvement of the capacity and the quality of wireless munication needs many breakthroughs. But the shortage of spectrum resources stimulates people to improve the spectrum utilization.Since the 1990s, MIMO (MultipleInput MultipleOutput) technology has been gradually applied to several standards of wireless munications and bee an important breakthrough in many aspects, such as providing reliable wireless transmission link, for the outstanding achievements in improving the channel capacity.MIMO technology is bined with multiantenna diversity technology and spatial coding technology. One of the most important features of MIMO technology is not confronting multipath effects, but using it cleverly. With more and more studies in the theory, algorithms, applications, etc. of MIMO munication systems by many researchers, it has bee a hot topic in munications technology.Firstly, we will describe the basic principles of the MIMO system technology and the MIMO channel models in this paper. Then I will describe the simulation tool, MATLAB / Simulink simulation software briefly. Next, this paper will study the theoretical derivation and simulation software for the channel capacity of MIMO systems and sum up the impact of various factors on the channel capacity. Finally, a simulation of the MIMO munication system based on orthogonal spacetime block coding will be given in this paper.【Key words】Spectrum utilization MIMO munication system Channel capacity Orthogonal spacetime block coding目 錄前 言 1第一章 MIMO技術(shù)的概述 3第一節(jié) MIMO技術(shù)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 3一、發(fā)展歷史 3二、現(xiàn)狀 3第二節(jié) 仍存在的問題與發(fā)展趨勢 4一、仍存在的問題 4二、發(fā)展趨勢 5第三節(jié) MIMO技術(shù)原理 5一、天線分集技術(shù) 5二、空時編碼技術(shù) 7第四節(jié) MIMO通信系統(tǒng)模型 8第五節(jié) MIMO通信系統(tǒng)信道模型 10第六節(jié) 本章小結(jié) 12第二章 MATLAB/Simulink仿真工具介紹 13第一節(jié) 概述 13第二節(jié) 通信系統(tǒng)仿真方法與流程 13第三節(jié) Simulink仿真概述 14第四節(jié) Simulink通信工具箱仿真模塊與S函數(shù) 15一、通信工具箱 15二、S函數(shù) 16第五節(jié) 本章小結(jié) 16第三章 MIMO信道容量仿真與分析研究 17第一節(jié) 信道容量計算概述 17第二節(jié) 仿真與結(jié)果分析 19一、相同信噪比、相同接收天線下的仿真 20二、不同信噪比、相同接收天線下的仿真 20三、不同信噪比、相同發(fā)射天線下的仿真 21四、相同信噪比、不同接收天線下的仿真 22第四節(jié) 本章小結(jié) 23第四章 MIMO正交空時分組的仿真 25第一節(jié) MIMO通信系統(tǒng)與空時分組編碼 25第二節(jié) 正交空時分組編碼、譯碼與性能分析 26一、正交空時分組編碼 26二、正交空時分組碼譯碼 26三、正交空時分組碼性能分析 27第三節(jié) 4QAM與其他調(diào)制方式下的仿真與結(jié)果分析 28第四節(jié) 本章小結(jié) 34結(jié) 論 35致 謝 36參考文獻 37附 錄 38一、英文原文 38二、英文翻譯 43三